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Löslichkeitsprodukt von Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Bariumhydroxid durch pH-Wert-Messung

von Anonym_4

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Ziel des Versuchs Dieses Versuches zeigt, dass anhand von pH-Wert-Messungen das Löslichkeitsprodukt verschiedener Salze in gesättigten Lösungen bestimmt werden kann.

Vorbemerkung

Ziel dieses Versuches ist es anhand von pH-Wert-Messungen das Löslichkeitsprodukt verschiedener Salze in gesättigten Lösungen zu bestimmen.

Materialien

Bechergläser, Magnetrührer, Rührfisch, pH-Meter

Chemikalien

gesättigte Magnesiumhydroxid-Lösung, gesättigte Calciumhydroxid-Lösung, gesättigte Bariumhydroxid-Lösung, demineralisiertes Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Magnesiumhydroxid – – –
Calciumhydroxid Pulver H318 P280, P305+P351+P338, P309+P310 GHS05
Bariumhydroxid-8-H2O H302+H332, H314 P280, P301+P330+P331, P304+P340, P309+P310 GHS05 GHS07

Durchführung

Es werden gesättigte wässrige Magnesiumhydroxid-, Bariumhydroxid- und Calciumhydroxid-Lösung angesetzt. Anschließend wird mit dem geeichten pH-Meter der pH-Wert jeder Lösung gemessen.

Beobachtung

Die nachfolgenden pH-Werte wurden gemessen: Bariumhydroxid: 13,36 Calciumhydroxid: 12,45 Magnesiumhydroxid: 10,14

Abbildungen

  • Abb. 1: pH-Wert-Messung der gesättigten Metallhydroxid-Lösungen

Deutung

Über den gemessenen pH-Wert kann das jeweilige Löslichkeitsprodukt der Salze berechnet werden.

Folgende Löslichkeitsprodukte KL wurden berechnet:

Experimenteller KL [mol3/L3] Literaturwert für KL [mol3/L3]
Bariumhydroxid 6,011·10-3 4,3·10-3
Calciumhydroxid 1,119·10-5 5,5·10-6
Magnesiumhydroxid 2,630·10-12 2,6·10-12

Die Berechnung der Löslichkeitsprodukte erfolgt in mehreren Schritten:

Zunächst wird die Reaktionsgleichungen für den Lösungsvorgang des Salzes im Gleichgewicht aufgestellt:

Ba(OH)2(s) → Ba2+(aq) + 2OH-(aq)

Ca(OH)2(s) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

Mg(OH)2(s) → Mg2+(aq) + 2OH-(aq)

Nachfolgend erfolgt die Beispielrechnung zur Bestimmung des Löslichkeitsproduktes für Magnesiumhydroxid. Die Löslichkeitsprodukte von Calciumhydroxid und Bariumhydroxid werden analog ermittelt.

Anhand der Reaktionsgleichung kann unter Berücksichtigung der stöchiometrischen Koeffizienten die Gleichung für das Löslichkeitsprodukt KL formuliert werden:

KL(Mg(OH)2) = c(Mg2+) · c2(OH-)

Da die Berechnung des Löslichkeitsproduktes über die den pH-Wert er folgt, kann die Gleichung für das Löslichkeitsproduktes auf eine unbe kannte Variable reduziert und modifiziert werden unter Berücksichtigung der Randbedingung c(OH-) = 2 · c(Mg2+) , da die Konzentration der Magnesium-Ionen doppelt so groß ist wie die der Hydroxid-Ionen.

KL(Mg(OH)2) = c(OH-)2 · 0,5(OH-)

Unter der Berücksichtigung der Definition pH + pOH = 14 , kann durch den gemessenen pH-Wert die Konzentration der Hydroxid-Ionen berechnet werden:

c(OH-) = 10pOH = 10-(14-pH)

c(OH-) =10-(14-10,14) = 10-3,86 = 1,38 · 10-4 mol/L

Abschließend setzt man die ermittelte Konzentration der Hydroxid-Ionen in die modifizierte Gleichung für das Löslichkeitsprodukt ein:

KL(Mg(OH)2) = c(OH-)2 · 0,5(OH-)

KL(Mg(OH)2) = (1,38 · 10-4 mol/L)2 · (0,5 · 1,38 · 10-4 mol/L) = 2,63·10-12 mol3/L3

Entsorgung

Lösungen verdünnen und im Abfluss entsorgen.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Der Versuch „Löslichkeitsprodukt von Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Bariumhydroxid“ bietet sich als Einstieg in die Berechnung des Löslichkeitsproduktes an. Er knüpft zum einen an die Kenntnisse der pH-Wert-Messungen an, zum anderen ist die mathematische Berechnung des Löslichkeitsproduktes über den pH-Wert noch relativ einfach und nachvollziehbar für die SuS. Als Unterstützung und zur Vertiefung kann das Arbeitsblatt